Forschern gelingt bahnbrechende erste Aufnahme von Schwarzem Loch

Die Aufnahme des Schwerkraftmonsters im Zentrum der rund 55 Millionen Lichtjahre entfernten Riesengalaxie M87 zeigt einen dunklen Kreis umhüllt von einem flammend orangeroten Lichtring.

Das Foto ist der erste direkte visuelle Nachweis für ein supermassereiches Schwarzes Loch und seinen Schatten. Der EU-Forschungskommissar Carlos Moedas sprach bei der Vorstellung des Bilds in Brüssel von einem «wichtigen Moment für uns alle».

Die Aufnahme des weit entfernten Schwarzen Lochs in M87 gelang den Forschern mit Daten des Radioteleskopnetzwerks Event Horizon vom April 2017. Das Event Horizon Telescope (EHT) ist ein Verbund aus acht riesigen Radioteleskopen, die über den gesamten Globus verteilt sind. Die Schüsseln dieser Teleskope sind so gross wie Fussballfelder.

An der Beobachtung des Schwarzen Lochs beteiligt waren auch Forscher des deutschen Max-Planck-Instituts für Radioastronomie und des Instituts für Radioastronomie im Millimeterbereich (Iram). Wissenschaftler werteten den Erfolg des EHT als aussergewöhnliche technische Leistung.

Schwarze Löcher zählen zu den seltsamsten Objekten im Universum. Ihre Gravitation ist so gross, dass nicht einmal das Licht ihnen entkommen kann. Allerdings gibt es eine Wechselwirkung zwischen dem Schwarzen Loch und der Materie in seiner unmittelbaren Umgebung, die beobachtet werden kann.

Zu dieser Wechselwirkung kommt es im Bereich des sogenannten Ereignishorizonts (englisch Event Horizon), der gleichsam die Grenze des Schwarzen Lochs markiert. Er gab dem EHT-Projekt seinen Namen.

Das Schwarze Loch im Zentrum der elliptischen Roiesengalaxie M87, die zum sogenannten Virgo-Galaxienhaufen gehört, hat nach Angaben der ebenfalls am EHT-Projekt beteiligten Europäischen Südsternwarte ESO eine Masse, die sechseinhalb Milliarden Mal grösser ist als die der Sonne. Dabei beeinflussen Schwarze Löcher ihre Umgebung in extremer Weise, verzerren die Raumzeit und heizen alle umgebenden Materialien enorm auf.

«Wenn wir in eine helle Region eintauchen, wie eine Scheibe aus glühendem Gas, erwarten wir, dass ein Schwarzes Loch eine dunkle Region ähnlich einem Schatten erzeugt - etwas, das durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt wird, aber wir noch nie zuvor gesehen haben», erklärte der Vorsitzende des EHT-Wissenschaftsrats Heino Falcke von der Radboud University im niederländischen Nijmegen.

«Dieser Schatten, verursacht durch die Gravitationskrümmung und den Einfang von Licht durch den Ereignishorizont, offenbart viel über die Natur dieser faszinierenden Objekte», betonte Falcke. «Er hat es uns ermöglicht, die enorme Masse des schwarzen Lochs von M87 zu messen.»

«Sobald wir sicher waren, dass wir den Schatten aufgenommen hatten, konnten wir unsere Beobachtungen mit umfangreichen Computermodellen vergleichen, die die Physik des verzerrten Raums, von heisser Materie und starken Magnetfeldern beinhalten», erklärte Paul T. P. Ho, EHT-Vorstandsmitglied und Direktor des East Asian Observatory. «Viele der Merkmale des beobachteten Bilds entsprechen unserem theoretischen Verständnis überraschend gut.»

Auch das EHT-Vorstandsmitglied Luciano Rezzolla von der Goethe-Universität in Frankfurt am Main hob mit Blick auf das Bild des Schwarzen Lochs hervor, die Konfrontation von Theorie und Beobachtung sei «für einen Theoretiker immer ein dramatischer Moment». «Es freut uns und macht uns stolz zu erkennen, dass die Beobachtungen unseren Vorhersagen so gut entsprechen.»